A pesquisa foi conduzida majoritariamente no National Graphene Institute, na Universidade de Manchester, na Inglaterra, onde estão localizados os laboratórios experimentais de ponta responsáveis pela fabricação e teste dos dispositivos com a nova técnica. Estiveram envolvidos cientistas do Reino Unido, Bélgica e Emirados Árabes Unidos e dois pesquisadores da UFC: os professores Raimundo Nogueira da Costa Filho e François Peeters, ambos vinculados ao Departamento de Física da UFC.
Utilizando um inovador design de “porta dupla”, os cientistas conseguiram, pela primeira vez, separar e controlar de forma seletiva dois processos que ocorrem concomitantemente no grafeno: o transporte de prótons e a hidrogenação. Deste modo, torna-se possível acelerar significativamente o transporte de prótons sem a incorporação de átomos de hidrogênio. Sem a “porta dupla”, normalmente o grafeno se transforma de forma permanente em um semicondutor ou um isolante, a depender da quantidade de hidrogênio adicionada.
A “porta dupla” é uma técnica em que se aplica voltagem em dois lados do grafeno, permitindo o controle independente de duas grandezas: a densidade de carga elétrica (quantidade de elétrons ou lacunas) e o campo elétrico que atravessa o material. “Esse controle foi essencial para descobrir como direcionar o transporte de prótons sem causar hidrogenação do grafeno, algo que não era possível em experimentos com apenas uma porta”, explica Raimundo Nogueira da Costa Filho.
Conforme demonstrado pela pesquisa, o controle dos processos é robusto e preciso o suficiente para aplicações computacionais, permitindo ao grafeno desempenhar funções lógicas e de memória. Essa combinação na mesma área física do dispositivo eliminaria a necessidade de circuitos periféricos entre os componentes lógicos e de memória em matrizes prospectivas desses dispositivos, tornando-os mais compactos e energeticamente eficientes.
“A contribuição dos professores da UFC foi central na parte teórica do trabalho, em especial no desenvolvimento dos modelos analíticos e dos cálculos computacionais baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), que ajudaram a explicar os mecanismos físicos por trás do transporte de prótons e do processo de hidrogenação no grafeno”, conta o professor Raimundo Nogueira da Costa Filho, que é também presidente da Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Funcap).
Saiba mais sobre a pesquisa no site da Agência UFC, veículo de divulgação científica da Universidade.
